现代试井分析的基础理论

1、1-1 试井分析中的一些重要概念 1-2 试井解释的理论基础 1-3 试井分析过程 1-4 试井解释模型 1-5 流动阶段的识别(模式识别) 思 考 题 第一章 试井分析的基础知识 现代试井分析的基础理论 本章基本要求本章基本要求 1 1、掌握试井分析中的重要概念、基本原理、掌握试井分析中的重要概念、基本原理、 基本方法；基本方法； 2 2、掌握不同时期压力曲线特征；、掌握不同时期压力曲线特征； 3 3、了解试井的目的、分类及试井分析过程。、了解试井的目的、分类及试井分析过程。 第一章：试井分析原理 现代试井分析的基础理论 1-1 试井分析中的一些重要概念试井分析中的一些重要概念 一、无因次量

2、一、无因次量(Dimensionless Variables) 二、井筒储存系数二、井筒储存系数(Wellbore Storage constant) 三、表皮系数三、表皮系数(Skin Factor) 第一章：试井分析原理 现代试井分析的基础理论 一、无因次量一、无因次量(Dimensionless Variables) (1) (1)、它能使公式简化，易推导、记忆和应用；、它能使公式简化，易推导、记忆和应用； (2) (2)、导出公式不受单位制的限制，使用方便；、导出公式不受单位制的限制，使用方便； (3) (3)、使得结果具有普遍意义。、使得结果具有普遍意义。 11 试井分析中的一些重要

3、概念 一般物理量都有因次(即量纲)，并用基本因次表示，例如 面积，a=L2。Q=L3/T等。 也有一些无因次量。如：B， S0， ， Kr，S 为了一定目的常把有因次量无量因次化，用下标D表示。 试井中大量采用无因次量。其优点在于： 现代试井分析的基础理论 试井中常用的无因次量： )( 10842. 1 3 wfiWD pp Bq kh P 2 2 /6 . 3 6 . 3 w wt D rt rC kt t 1、无因次压力(Dimensionless Pressure) 2、无因次时间(Dimensionless Time) 3、无因次井筒储存系数： 4、无因次距离： 2 2 wt D hr

4、C C C w D r r r 11 试井分析中的一些重要概念 现代试井分析的基础理论 二、井筒储存系数二、井筒储存系数 （1）生产过程中，环形空间没有充满液体，关井后继续 流入井中，液面上升。 （2）井筒中充满液体，关井后受压缩，继续流入井中。 11 试井分析中的一些重要概念 油井刚开井或关井时，由于原油具有压缩性等多种原因，地 面与井底产量不等，在进行压力恢复试井时，由于地面关井，因 此关井一段时间内地层流体继续流入井筒，简称续流(Afterflow) 其原因： 现代试井分析的基础理论 开井生产时，将先采出井筒中原来储存的被压缩的流体，简 称为井筒存储。 井筒存储和续流的影响近似是等效的，

5、称为井筒存储效应。 在压力降落与压力恢复曲线分析时都可用存储效应与相应的井筒 存储系数表征。 用井筒储存系数表示井筒存储效应的强弱程度，用C表示： 即井筒原油的弹性能所储存或释放的原油的能力。 C的物理意义：压力每改变单位压力井筒所储存或释放的流体 的体积。 P V dp dv C 11 试井分析中的一些重要概念 现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 若原油是单相的(并充满井筒) ，则： 式中C0为井筒中原油的压缩系数， V为井筒有效容积。 0 0 VC p pVC p V C pVCV 0 上式计算的C称为“由完井资料计算的井筒存储系数”， 记作C完井。 它是在井筒中充满单

6、相原油，封隔器密封，井筒周 围没有与井筒相连通的裂缝等条件下算得的。 因此C完井是井筒存储系数的最小值。 现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 由于下列原因，实际C往往大于这个数值： 、井筒中具有自由气时，由于CgC0值将增大； 、若封隔器不密封，井筒有效容积值将大大增加，所以C 值将增大； 、双孔介质油藏，有效井筒容积由于与井筒连通的裂缝 的影响面积大，所以C值增大； 、液面不到井口(井筒不充满液体)的情形， C值会更大。 现代试井分析的基础理论 图图1-1 1-1 井筒存储过程中地面与地下流井筒存储过程中地面与地下流量的变化量的变化 井筒存储阶段；q2 = q (关井情形

7、)，q2=0(开井情形)的那一 时间阶段称为“纯井筒存储”阶段，简写作：PWBS。 q2 q1 11 试井分析中的一些重要概念 现代试井分析的基础理论 在在PWBSPWBS阶段：阶段： )( )( 2 1 21 关井 开井 qq qq qq 11 试井分析中的一些重要概念 假设原油充满整个井筒，在开井或关井t小时内，井筒中原 油体积的变化为： 式中： q1 ，q2分别为地面(折算到井底)和井底产量(m3) )( 24 | 321 m tqq V p tqq p V C 24 | 21 现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 即： 开井情形 |q1-q2|为油井的稳定产量， 关井

8、情形 |q1-q2|为关井前的稳定产量。 所以在PWBS阶段有： C qt p 24 24 qt V p qt p V C 24 所以： 在PWBS阶段， pt为线性关系。 或： 现代试井分析的基础理论 把此附加压降无因次化得到无因次附加压降，用它表示一把此附加压降无因次化得到无因次附加压降，用它表示一 口井表皮效应的性质和严重程度，称为表皮系数，用口井表皮效应的性质和严重程度，称为表皮系数，用S表示。表示。 11 试井分析中的一些重要概念 三、表皮系数(Skin Factor) 在钻井和完井过程中由于泥浆侵入，射孔不完善或酸化、 压裂，或生产过程中污染或增产措施等原因，使得井筒周围环 状区域

9、渗透率不同于油层，当流体从油层流入井筒时，在这里 产生附加压降，这种现象叫表皮效应。 达西单位： s p Bq kh S 2 法定单位： s p Bq kh S 3 10842. 1 附加压降 s p 1、表皮系数的定义 现代试井分析的基础理论 图图1-2 污染区对井筒压力降的影响污染区对井筒压力降的影响 11 试井分析中的一些重要概念 S的数值表示油藏中污染和油井增产措施见效的程度。均质 油藏中，若表皮系数S为正，数值越大，则污染越严重；若表皮 系数S为负，绝对值越大，表明增产措施的效果越好。 现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 2、有效井筒半径 污染效应的另一种表示方法

10、是有效井筒半径(Effective Wellbore Radius)。 err S wwe 下图表示均质油藏中下图表示均质油藏中S0，S0，S=0 三种三种 情形的附加压降、折算半径（有效井筒半径）、情形的附加压降、折算半径（有效井筒半径）、 表皮效应示意图：表皮效应示意图： P Rwe=rw pi ps=0 S=0 P Rwe0 S0 P Rwerw pi ps0 S0 3、措施见效2、污染1、未受污染 其中：Rwe - 为折算半径（有效井筒半径）。现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 有时用流动效率(Flow Efficiency)表示污染效应的大小， 其定义为存在污染条

11、件下的地层实际压力降与无污染条件下 的地层理论压力降之比，用FE表示。 流动效率是表示污染后流动能力大小的参数，随时间是不断变化的 3、流动效率 理论 实际 理论 实际 q q p p FE 现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 上部射开中部射开一般射开 4、部分射开引起的污染系数计算 表皮效应并不总是由于井筒污染造成的，在部分射开的底层，流 体不能沿整个生产层段流出，比全部射开条件下需要克服更多的阻力 才能由射孔孔眼流入井筒，形成了部分射孔的表皮效应。 现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 Kuchuk和Kirwan(1987)年提出了计算部分射开表皮系数

12、的公式： )()cos()sin( 12 0 1 Dhw bn kZ bnbn nb SD n pp Gringarten和Ramey在1975年提出了有效平均压力点的计算公式： )(lg003745. 0lg05499. 09096. 0 2 wDwD D hh Z 其中： h h b w v h W W wD k k r h h射开比无因次厚度 现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 5、部分射开和污染同时存在情况下污染系数的计算 由于部分射开造成的 表皮效应和地层原有 污染效应示意图 下图为由于部分射开造成的表皮效应和地层原有污染效应示意图 无污染无收缩 无污染有收缩 pba SSS总的污染由不完全射开引起的污染和已射开井段的污染组成： 现代试井分析的基础理论 11 试井分析中的一些重要概念 6、井斜造成的污染系数的计算 井斜示意图： w swp r h S 100 lg 5641 865. 106. 2 下图为Cinco和Miller提出的井斜污染系数Sswp与h/rw关系曲线，也可以 用下式表示由井斜引起的表皮系数： 本式只能在0750 ， h/rw 大于40时成立 现代试井分析的基础理论 对于均质油藏情形，用对于均质油藏情形，用S S的符号可以判断油层是否受到污的符号可以判断油层是否受到污 染，但是对于双孔介质油